(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両よりも前方に位置し該自車両が走行している道路および該道路の境界部を検出する道路境界検出手段と、
前記自車両の前方の前記道路上に存在する障害物を検出する障害物検出手段と、
前記道路の方向に対する自車両の進行方向が為す姿勢角、前記道路上での前記自車両の位置および該自車両の速度を検出する自車情報検出手段と、
前記各検出手段からの検出情報に基づいて前記道路上で前記障害物を回避するための操作量を算出する回避操作算出手段と、を備え、
該回避操作算出手段は、前記自車両が前記障害物を回避した後の前記道路に応じて前記自車両の目標姿勢角を設定する姿勢角目標値設定手段と、
前記障害物を検出した時刻である評価開始時刻および該評価開始時刻における前記自車両の車速に基づき該自車両が前記障害物の位置に到達すると予測される時刻を回避時刻として該回避時刻を見込んだ評価終了時刻を設定し、かつ車両操作に対する前記自車両の予測走行軌跡のうち前記評価開始時刻から前記評価終了時刻までの間の前記予測走行軌跡における車両状態を、各時刻における前記障害物に対する前記自車両の接近状態と、前記道路の前記境界部に対する前記自車両の接近状態と、前記評価終了時刻における前記目標姿勢角と前記予測走行軌跡に基づく前記自車両の予測姿勢角とから算出される前記自車両の姿勢状態と、に基づき評価する評価関数を設定する評価関数設定手段と、
前記評価関数により得られる値が最小値となる前記予測走行軌跡に基づいて前記障害物を回避するための操作量を算出する最適操作量算出手段と、を有し、
前記評価関数は、前記障害物と前記自車両との間隔および前記境界部と前記自車両との間隔が大きいほど、かつ前記予測姿勢角と前記目標姿勢角との差が小さいほどその出力値が小さくなり、
前記最適操作量算出手段は、前記評価関数の出力値が最小値となる前記予測走行軌跡を前記自車両が描く操作量を最適運転操作量として前記評価開始時刻において算出することを特徴とする回避操作算出装置。
【請求項２】
前記回避操作算出手段は、前記障害物検出手段により検出された前記障害物の情報に基づき該障害物の移動軌跡を予測する障害物移動軌跡予測手段を有し、前記評価関数設定手段は、各時刻における前記障害物に対する前記自車両の接近状態に代えて、前記障害物移動軌跡予測手段により予測された前記障害物の前記移動軌跡に基づく当該障害物に対する前記自車両の接近状態を用いることを特徴とする請求項１に記載の回避操作算出装置。
【請求項３】
前記評価関数は、前記評価開始時刻の前記自車両の速度から予測される前記評価終了時刻において前記自車両が到達する前記道路の位置に応じた前記自車両の目標走行位置に対する、前記予測走行軌跡から算出された前記評価終了時刻における前記自車両の予測走行位置から求まる前記自車両の姿勢状態を含み、前記目標走行位置と前記予測走行位置との間隔が小さいほど出力値が小さくなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回避操作算出装置。
【請求項４】
さらに、前記自車両が走行している前記道路に記された車線分離線を検出する分離線検出手段を備え、前記回避操作算出手段は、前記分離線検出手段からの前記車線分離線の情報に基づいて前記道路の車線を判断し、前記目標走行位置は、前記自車両が現在走行している車線に設定され、かつ前記目標姿勢角は、前記自車両が現在走行している車線に復帰する方向に該自車両が向くように設定されることを特徴とする請求項３に記載の回避操作算出装置。
【請求項５】
さらに、前記自車両が走行している前記道路に記された車線分離線を検出する分離線検出手段を備え、前記回避操作算出手段は、前記分離線検出手段からの前記車線分離線の情報に基づいて前記道路の車線を判断し、前記目標走行位置は、前記自車両が現在走行している車線に並行する車線に設定され、かつ前記目標姿勢角は、前記自車両が設定された車線に向くように設定されることを特徴とする請求項３に記載の回避操作算出装置。
【請求項６】
さらに、前記道路の走路形状情報を取得する走路形状情報取得手段を備え、前記姿勢角目標値設定手段は、前記評価開始時刻の前記自車両の速度に基づいて算出した前記評価終了時刻において前記自車両が到達する前記道路の位置の方向に前記自車両の進行方向を合わせるように前記自車両の前記目標姿勢角を設定することを特徴とする請求項３に記載の回避操作算出装置。
【請求項７】
前記回避操作算出手段は、前記評価開始時刻から前記評価終了時刻までの時間を所定の間隔で分割し、該所定の時間毎に、前記道路境界検出手段、前記障害物検出手段および前記自車情報検出手段により検出された情報を取得し、前記評価関数設定手段は、前記所定の時間毎に前記評価関数に前記各検出手段からの検出情報を適用し、前記姿勢角目標値設定手段は、前記所定の時間毎に前記目標姿勢角を設定し、前記最適操作量設定手段は、前記所定の時間毎に前記自車両への最適運転操作量を算出することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回避操作算出装置。
【請求項８】
前記評価関数は、前記自車両に為される運転操作量の操作状態を含み、前記自車両に為される運転操作量が小さいほど出力値が小さくなることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の回避操作算出装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の回避操作算出装置と、該回避操作算出装置により算出された最適運転操作量で前記自車両の運転操作を行う車両運動制御手段とを備えることを特徴とする回避制御装置。
【請求項１０】
前記車両運動制御手段は、前記自車両の操舵機構および前記自車両の制動機構のうち少なくとも一方の動作を制御することを特徴とする請求項９に記載の回避制御装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の回避操作算出装置を備えたことを特徴とする車両。
【請求項１２】
請求項９または請求項１０に記載の回避制御装置を備えたことを特徴とする車両。
【請求項１３】
自車両よりも前方に位置し該自車両が走行している道路および該道路の境界部を検出し、前記自車両の前方の前記道路上に存在する障害物を検出し、前記道路の方向に対する自車両の進行方向が為す姿勢角、前記道路上での前記自車両の位置および該自車両の速度を検出し、
前記各検出情報に基づいて前記道路上で前記障害物を回避するための操作量を算出すべく、
前記自車両が前記障害物を回避した後の前記道路に応じて前記自車両の目標姿勢角を設定し、
前記障害物を検出した時刻である評価開始時刻および該評価開始時刻における前記自車両の車速に基づき該自車両が前記障害物の位置に到達すると予測される時刻を回避時刻として該回避時刻を見込んだ評価終了時刻を設定し、かつ車両操作に対する前記自車両の予測走行軌跡のうち前記評価開始時刻から前記評価終了時刻までの間の前記予測走行軌跡における車両状態を、各時刻における前記障害物に対する前記自車両の接近状態と、前記道路の前記境界部に対する前記自車両の接近状態と、前記評価終了時刻における前記目標姿勢角と前記予測走行軌跡に基づく前記自車両の予測姿勢角とから算出される前記自車両の姿勢状態とに基づき評価する評価関数を設定し、
該評価関数は、前記障害物と前記自車両との間隔および前記境界部と前記自車両との間隔とが大きいほど、かつ前記予測姿勢角と前記目標姿勢角との差が小さいほどその出力値が小さくなり、
該評価関数の出力値が最小値となる前記予測走行軌跡を前記自車両が描く操作量を最適運転操作量として前記評価開始時刻において算出することを特徴とする回避操作算出方法。
【請求項１４】
検出した前記障害物の情報に基づき該障害物の移動軌跡を予測し、各時刻における前記障害物に対する前記自車両の接近状態に代えて、予測した前記障害物の前記移動軌跡に基づく当該障害物に対する前記自車両の接近状態を用いることを特徴とする請求項１３に記載の回避操作算出方法。
【請求項１５】
前記評価関数は、前記評価開始時刻の前記自車両の速度から予測される前記評価終了時刻において前記自車両が到達する前記道路の位置に応じた前記自車両の目標走行位置に対する、前記予測走行軌跡から算出された前記評価終了時刻における前記自車両の予測走行位置から求まる前記自車両の姿勢状態を含み、前記目標走行位置と前記予測走行位置との間隔が小さいほど出力値が小さくなることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の回避操作算出方法。
【請求項１６】
さらに、前記自車両が走行している前記道路に記された車線分離線を検出し、該車線分離線の情報に基づいて前記道路の車線を判断し、前記目標走行位置を前記自車両が現在走行している車線に設定し、かつ前記目標姿勢角を前記自車両が現在走行している車線に復帰する方向に該自車両が向くように設定することを特徴とする請求項１５に記載の回避操作算出方法。
【請求項１７】
さらに、前記自車両が走行している前記道路に記された車線分離線を検出し、該車線分離線の情報に基づいて前記道路の車線を判断し、前記目標走行位置を前記自車両が現在走行している車線に並行する車線に設定し、かつ前記目標姿勢角を前記自車両が設定された車線に向くように設定することを特徴とする請求項１５に記載の回避操作算出方法。
【請求項１８】
さらに、前記道路の走路形状情報を取得し、前記評価開始時刻の前記自車両の速度に基づいて算出した前記評価終了時刻において前記自車両が到達する前記道路の位置の方向に前記自車両の進行方向を合わせるように前記自車両の前記目標姿勢角を設定することを特徴とする請求項１５に記載の回避操作算出方法。
【請求項１９】
前記評価開始時刻から前記評価終了時刻までの時間を所定の間隔で分割し、該所定の時間毎に前記各検出情報を取得し、前記所定の時間毎に前記評価関数に前記各検出情報を適用し、前記所定の時間毎に前記目標姿勢角を設定し、前記所定の時間毎に前記自車両への最適運転操作量を算出することを特徴とする請求項１３から請求項１８のいずれか１項に記載の回避操作算出方法。
【請求項２０】
前記評価関数は、前記自車両に為される運転操作量の操作状態を含み、前記自車両に為される運転操作量が小さいほど出力値が小さくなることを特徴とする請求項１３から請求項１９のいずれか１項に記載の回避操作算出方法。
【請求項２１】
請求項１３から請求項２０のいずれか１項に記載の回避操作算出方法により算出された最適運転操作量で前記自車両の運転操作を行うことを特徴とする回避制御方法。
【請求項２２】
前記自車両の操舵および前記自車両の制動操作のうち少なくとも一方の動作を制御することを特徴とする請求項２１に記載の回避制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自車両が走行している道路上の障害物を回避するための回避操作算出装置、回避制御装置、各装置を備える車両、回避操作算出方法および回避制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両には、自ら（自車両）が走行している道路上の障害物の検出が可能であり、障害物を検出した場合、電動パワーステアリングのアクチュエータを駆動して自車両を操舵し、自車両が障害物の位置に到達することを回避させる走行安全装置が設けられているものがある。この走行安全装置では、障害物の回避に伴って自車両の進行方向が道路の方向、すなわち道路の走路形状に沿う方向から逸れることとなるので、運転者は自車両の進行方向を道路の方向に戻す操舵が必要であり、運転者の負担となる。また、走行安全装置による操舵により自車両の進行方向が道路の方向から逸れてしまうことから、運転者は違和感を覚えてしまう。
【０００３】
このため、従来の走行安全装置には、障害物を回避したと判断すると、自車両の進行方向が道路の方向に一致する元の走行状態に戻す操舵を行う機能を有するものがある（例えば、特許文献１参照。）。このものを備える車両では、障害物を回避した後、道路の方向から逸れた自車両の進行方向が再び道路の方向に一致するので、回避操舵のみの場合と比較して運転者の負担および違和感を軽減することができる。
【特許文献１】特開２００１−１９２５号公報（第２−１８頁、第５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した従来の走行安全装置では、障害物のみを考慮して障害物を回避する操舵を行っており、一般に道路の幅すなわち道路上での走行可能な範囲には制限があることから、端に寄りすぎてしまう虞がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、走行している道路の走行可能な範囲を考慮しつつ障害物の回避を行うことができる運転操作量を算出する回避操作算出装置、この回避操作算出装置により算出された運転操作を行う回避制御装置、これらの装置を備える車両、回避操作算出方法および回避制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するために、本発明に係る回避操作算出装置は、自車両よりも前方に位置し自車両が走行している道路およびその境界部を検出する道路境界検出手段と、自車両の前方の道路上に存在する障害物を検出する障害物検出手段と、道路の方向に対する自車両の進行方向が為す姿勢角、道路上での自車両の位置および自車両の速度を検出する自車情報検出手段と、各検出手段からの検出情報に基づいて道路上で障害物を回避するための操作量を算出する回避操作算出手段とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る回避操作算出装置によれば、障害物を回避するための操作量を算出する際、障害物に加えて、道路の境界部を考慮して操作量を算出しているので、この操作量により走行している道路の幅すなわち走行可能な範囲を考慮しつつ障害物を回避することができる。このため、例えば、道路の両側に塀が設けられている場合であっても、障害物を回避することができ、かつ端に寄りすぎることなく回避前の進路に戻ることができる操作量を算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明を図１ないし図２１に示した各実施例に沿って詳細に説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は、本発明に係る回避操作算出装置１０およびこれを備える回避制御装置１１が採用された車両１２を模式的に示す平面図であり、図２は、回避制御装置１１を示すブロック線図である。
【００１０】
回避操作算出装置１０は、車両１２（自車両）が走行する道路１３上に障害物１４（図３参照。）が存在する場合、車両１２が障害物１４を回避することができる運転操作量を算出するものである。回避制御装置１１は、回避操作算出装置１０と車両運動制御手段１５とを備え、回避操作算出装置１０により算出された運転操作量を車両運動制御手段１５が実行するものである。
【００１１】
車両１２には、カメラ１６と、車速センサ１７と、ヨーレートセンサ１８と、加速度センサ１９と、マイクロプロセッサ２０と、操舵角センサ２１と、操舵用モータ２２と、操舵角サーボコントローラ２３とが設けられている。車両１２は、実施例１では、ラック−ピニオン方式の前輪操舵機構が採用されており、操舵角センサ２１、操舵用モータ２２および操舵角サーボコントローラ２３は、前輪操舵機構に対応して設けられている。操舵角センサ２１は、後述するように、前輪操舵機構に取り付けられており、操舵角サーボコントローラ２３に電気的に接続されている。操舵角サーボコントローラ２３は、操舵用モータ２２およびマイクロプロセッサ２０に電気的に接続されている。このマイクロプロセッサ２０は、カメラ１６、車速センサ１７、ヨーレートセンサ１８および加速度センサ１９のそれぞれと電気的に接続されている。
【００１２】
カメラ１６は、車両１２の車室内に配設されており、車両１２の前方を撮像可能とされている。カメラ１６は、実施例１では、左右で対を為して２台設けられており、後述するマイクロプロセッサ２０の取得情報処理手段２４（図２参照。）がカメラ１６からの画像信号から画像を生成すると共に、画像内の情報を３次元で処理すること、例えば車両１２が存在する位置から障害物１４（図３参照。）までの距離を検出することを可能としている。カメラ１６は、後述する取得情報処理手段２４の自車情報処理部２５、障害物情報処理部２６および道路境界情報処理部２７（図２参照。）に画像信号を出力する。
【００１３】
車速センサ１７は、車両１２の走行速度を検出するための信号を生成するものであり、実施例１では、車両１２のホイールに取り付けられたロータリーエンコーダで構成され、ホイールの回転に比例するパルス信号を自車情報処理部２５（図２参照。）に出力する。
【００１４】
ヨーレートセンサ１８は、車両１２に生じるヨーレートを検出するための信号を自車情報処理部２５（図２参照。）に出力するものであり、水晶振動子または半導体を用いて構成された公知のデバイスが利用されている。
【００１５】
加速度センサ１９は、車両１２に生じる特定の方向の加速度を検出するための信号を自車情報処理部２５（図２参照。）に出力するものであり、例えば、圧電素子等を用いて構成された公知のデバイスを利用することができる。加速度センサ１９は、実施例１では、車両１２に生じる幅方向の加速度に応じる信号を生成するように設定されている。
【００１６】
マイクロプロセッサ２０は、Ａ／Ｄ変換回路、Ｄ／Ａ変換回路、中央演算処理装置、メモリ等から構成される集積回路であり、メモリに格納されたプログラムである取得情報処理手段２４、回避操作算出手段２８およびメモリ３５（図２参照。）を有する。マイクロプロセッサ２０は、後述するように、取得情報処理手段２４がカメラ１６および各センサ１７〜１９からの信号を処理して各種情報を生成し、回避操作算出手段２８が取得情報処理手段２４からの各種情報に基づいて運転操作量を算出し、算出した運転操作量に応じる信号を操舵角サーボコントローラ２３に出力する。このように、マイクロプロセッサ２０がカメラ１６および各センサ１７〜１９からの信号に応じて運転操作量を算出することから、カメラ１６、各センサ１７〜１９およびマイクロプロセッサ２０が回避操作算出装置１０として機能する。メモリ３５は、情報を格納することができ、取得情報処理手段２４および回避操作算出手段２８との情報のやり取りが可能とされている。
【００１７】
操舵角サーボコントローラ２３は、制御演算のためのマイクロプロセッサと操舵用モータ２２を駆動するための昇圧回路等（図示せず。）から構成され、マイクロプロセッサ２０の回避操作算出手段２８から出力される信号に応じた運転操作量、すなわち出力される信号に応じた操舵角を目標とするサーボ制御を実行する。
【００１８】
操舵角センサ２１は、実際に操舵された操舵角を検出するための信号を操舵角サーボコントローラ２３に出力するものであり、この信号に基づく情報を操舵角サーボコントローラ２３がサーボ制御におけるフィードバック情報として利用する。操舵角センサ２１は、実施例１では、ラック−ピニオン方式の前輪操舵機構におけるラックストローク量に応じる信号を操舵角サーボコントローラ２３に出力し、この信号に基づき操舵角サーボコントローラ２３が操舵角を検出することができる。
【００１９】
操舵用モータ２２は、運転者の操作とは別に、操舵角サーボコントローラ２３からの信号に応じて操舵を行うものであり、本実施例では、ラック−ピニオン方式の前輪操舵機構におけるピニオンギアをモータで回転させることによって操舵を行う。
【００２０】
このように、操舵角サーボコントローラ２３が操舵用モータ２２を駆動することにより操舵が行われ、かつこの操舵による操舵量を操舵角センサ２１が操舵角サーボコントローラ２３にフィードバックすることにより、マイクロプロセッサ２０の回避操作算出手段２８（図２参照。）により算出された運転操作量、すなわち回避操作算出装置１０により算出された運転操作量が実行されるので、操舵角センサ２１、操舵用モータ２２および操舵角サーボコントローラ２３は、車両運動制御手段１５として機能する。このため、回避操作算出装置１０および車両運動制御手段１５は、図２に示すように、回避制御装置１１を構成している。
【００２１】
前述したように、回避操作算出装置１０は、カメラ１６および各センサ１７〜１９からの信号を処理して各種情報を生成する取得情報処理手段２４と、この生成された各種情報に基づいて運転操作量を算出する回避操作算出手段２８とを有する。取得情報処理手段２４は、実施例１では、自車情報処理部２５、障害物情報処理部２６および道路境界情報処理部２７を有し、カメラ１６および各センサ１７〜１９からの信号に応じて、自車情報処理部２５が自車（車両１２）の情報、障害物情報処理部２６が障害物１４の情報および道路境界情報処理部２７が道路１３の走行可能な範囲の情報を生成している。
【００２２】
自車情報とは、実施例１では、走行している道路１３に対する車両１２の位置の情報、車両１２の姿勢角θ（図４参照。）の情報、車両１２に生じるヨーレートγの情報、車両１２に生じるすべり角β（図４参照。）の情報、および車両１２の走行速度ｖの情報をいう。ここで、姿勢角θとは、道路１３の方向すなわち道路１３の走路形状が延在する方向を基準として車両１２が進行する方向が為す角度をいい、すべり角βとは、実際の操舵に基づき予測される車両１２の進行方向に対し、車両１２が実際に進行する方向が為す角度をいう。
【００２３】
道路１３に対する車両１２の位置は、対を為すカメラ１６から出力された画像信号を自車情報処理部２５が画像処理することにより検出することができる。
【００２４】
姿勢角θは、道路が直線であると仮定すれば、後述するように道路境界情報処理部２７が検出した道路１３の境界部２９と、車両１２（自車）の向いている方向とのなす角を画像処理により推定することで求めることができる。なお、適当な初期値を定めて、ヨーレートセンサ１８からの出力値を積分することで算出してもよい。この適当な初期値は、例えば、道路１３の方向に走行している車両１２の進行方向、すなわち回避の運転操作が為される前に車両１２が進んでいた方向とすることができる。
【００２５】
ヨーレートγおよび走行速度ｖは、前述したようにヨーレートセンサ１８および車速センサ１７からの出力された信号から自車情報処理部２５が検出することができる。
【００２６】
すべり角βは、車両１２の前後方向の速度をｖｘ、車両１２の幅方向の速度をｖｙとすれば、次式（１）で求めることができる。
【００２７】
β＝arctan(ｖｙ／ｖｘ)                                   （１）
この場合、例えば、車両１２では前後方向の速度成分に比べて幅方向の速度成分が十分に小さいとみなし、ｖｘをｖとする。また、ｖｙは加速度センサ１９の出力を積分することによって求めることができる。このため、（１）式からすべり角βの近似値を得ることができる。なお、車速センサ１７からの車輪速、ヨーレートセンサ１８からのヨーレート、加速度センサ１９からの横加速度等の信号からオブザーバによってより精度良くすべり角を推定する公知技術も知られているので、そのような手法を用いてすべり角βを求めてもよい。
【００２８】
障害物情報は、対を為すカメラ１６から入力された画像信号を障害物情報処理部２６が画像処理することにより検出することができる。
【００２９】
道路１３の走行可能な範囲の情報は、対を為すカメラ１６から入力された画像信号を道路境界情報処理部２７が画像処理することにより、道路１３およびその境界部２９（図３参照。）が検出され、これに基づき取得することができる。
【００３０】
以上述べてきたように、自車情報処理部２５は、カメラ１６、車速センサ１７、ヨーレートセンサ１８および加速度センサ１９と協働して自車情報検出手段として機能し、障害物情報処理部２６は、カメラ１６と協働して障害物検出手段として機能し、道路境界情報処理部２７は、カメラ１６と協働して道路境界検出手段として機能する。なお、画像処理による障害物や道路境界の検出方法については多数の手法が公知技術として開示されているので、ここではその詳細な説明は省略する。
【００３１】
このように、マイクロプロセッサ２０では、その取得情報処理手段２４がカメラ１６および各センサ１７〜１９からの信号に応じて所望の各種情報を生成する。前述したように、この情報に基づき回避操作算出手段２８が運転操作量を算出する。
【００３２】
回避操作算出手段２８は、最適操作量算出手段３０と、評価関数設定手段３１と、障害物移動軌跡予測手段３２と、姿勢角目標値設定手段３３と、バッファメモリ３４とを有する。
【００３３】
最適操作量算出手段３０は、自車情報に基づく現在の車両１２の運動状態を考慮して、現在時刻から所定時間後までの間に道路１３上で車両１２がとり得る運転操作量のパターンの中から、車両１２にとって最も都合の良い、すなわち最適な運転操作量を算出し、算出したデータをバッファメモリ３４に格納する。このように、現在時刻のみならず所定時間後までの運転操作量を求めることから、車両１２の未来における運動状態の予測をする必要があり、この予測のために車両運動モデルが用いられている。車両運動モデルは、車両１２および障害物１４の運動を記述するために設定された座標系に、後述するように、車両１２の現在時刻における運転操作量および運動状態に基づいて予測走行軌跡を記述するものである。この座標系には、障害物１４および道路１３の境界部２９の情報が座標値に対応づけされすなわち展開されており、各種情報および予測走行軌跡が統一的に扱えるようにされている（図４参照。）。
【００３４】
実施例１では、図３および図４に示すように、道路１３の方向に沿ってＸ軸を、Ｘ軸と垂直方向すなわち道路１３の幅方向にＹ軸を設定する。座標原点は任意に選ぶことが可能であるが、その一例として実施例１では車両１２の現在位置をＸ座標の原点、道路の中心線付近にＹ座標の原点を設定する（図３参照。）。座標系を設定することにより、車両１２、障害物１４および道路１３の境界部２９の位置を座標値で表現することができるようになる。以下の説明では、車両１２（自車）の位置をその重心点でみて（Ｘ，Ｙ）＝（ｘ，ｙ）とし、障害物１４（実施例１では歩行者）の位置を（Ｘ，Ｙ）＝（ｘｐ，ｙｐ）とし、道路１３の左側の境界部２９をＹ＝ｙＬ、道路１３の右側の境界部２９をＹ＝ｙＲとする（図４参照。）。
【００３５】
また、車両１２がとり得る運転操作量のパターンの中から、車両１２にとって最も都合の良い運転操作量を算出することから、最適操作量算出手段３０では、どのような運転操作が車両１２にとって都合の良い運転操作であるのかを定義する評価関数Ｊが用いられる。
【００３６】
評価関数Ｊは、車両１２に求められる事項を適当に数式表現することによって、具体的な運転操作パターンと、それに伴う自車運動パターンの良し悪しを、すなわち車両状態の良し悪しを数値的に評価できるようにしたものである。本発明に係る回避操作算出装置１０では、障害物１４の位置への到達を回避する場面において、最も重要なこととして障害物１４の位置に到達しないことが求められ、次に、算出された運転操作量により車両１２が辿る走行軌跡が道路１３の走行可能な範囲に入っていることが求められる。この２つの要請事項は、障害物１４および道路１３の境界部２９と車両１２との間隔により評価することができる。この際、障害物１４が移動する場合には、その情報を評価関数Ｊに織り込む必要がある。そこで、検出された障害物１４の移動軌跡を予測する処理を行うのが障害物移動軌跡予測手段３２である。
【００３７】
障害物移動軌跡予測手段３２は、それまでの障害物１４の検出履歴から障害物１４の移動速度を推定し、障害物１４が推定した移動速度を保って等速直線運動を行う、という仮定のもとで移動軌跡を算出する。この場合、現在時刻ｔ０における障害物の位置を（ｘ０ｐ、ｙ０ｐ）、障害物１４の移動速度の推定値を（ｖｘｐ、ｖｙｐ）とすれば、時刻ｔにおける障害物１４の位置の推定値を、次式（２）、（３）によって得ることができる。
【００３８】
ｘｐ（ｔ）＝ｘ０ｐ＋ｖｘｐ（ｔ−ｔ０）                      （２）
ｙｐ（ｔ）＝ｙ０ｐ＋ｖｙｐ（ｔ−ｔ０）                      （３）
障害物１４を回避する場面では、さらに、回避後の車両１２の姿勢をその場の交通事情にあわせた状態に持っていくことも求められる。この回避後の車両１２の望ましい姿勢を評価関数Ｊに反映させるために、その場に応じた姿勢角目標値θ＊を算出する処理を行うのが姿勢角目標値設定手段３３である。姿勢角目標値設定手段３３による姿勢角目標値θ＊の設定は、場面すなわちその場の交通事情によって異なることから、具体的な例を示して説明する個所で後述する。この姿勢角目標値θ＊は、道路１３上を走行する車両１２が後述する評価終了時刻（ｔ０＋Ｔ）において到達する個所に応じて設定される自車両の目標姿勢角の値である。
【００３９】
次に車両運動モデルと、これを用いた車両１２の運動状態の算出について説明する。車両運動モデルとしては様々なモデルを利用することができるが、実施例１では四輪車両の運動を二輪車両の運動で近似した二輪モデルに基づいて運動予測を行う。
【００４０】
車両速度が一定であると仮定すると、二輪モデルは以下（４）〜（９）の微分方程式で記述される。なお、ｘ´と表記したのはｘの時間微分を示す。
【００４１】
ｘ´＝ｖｃｏｓ（β＋θ）                              （４）
ｙ´＝ｖｓｉｎ（β＋θ）                              （５）
θ´＝γ                                              （６）
ｖ´＝０                                              （７）
β´＝−γ＋２｛Ｙｆ（βｆ）＋Ｙｒ（βｒ）}／ｍｖ        （８）
γ´＝２ｌｆＹｆ（βｆ）／Ｉ−２ｌｒＹｒ（βｒ）／Ｉ      （９）
ここで、前述したように、θは車両１２の姿勢角（ヨー角）、βはすべり角、ｖは走行速度、γはヨーレートである。また、ｍは車両１２の重量、Ｉは車両１２に生じる車両ヨー慣性モーメント、ｌｆは車両重心から前輪軸までの距離、ｌｒは車両重心から後輪軸までの距離を表す。Ｙｆは前輪のタイヤ横力を表し、かつＹｒは後輪のタイヤ横力を表す関数であり、それぞれ前輪すべり角βｆ、後輪すべり角βｒの関数であると仮定している。具体的な関数の形状の例を図５に示す。なお、図５に示されたＷｆは前輪荷重であり、Ｗｒは後輪荷重である。ここで、前輪舵角をδとすると、βｆ、βｒは次式（１０）、（１１）で表すことができる。
【００４２】
βｆ＝β＋ｌｆγ／ｖ−δ                                （１０）
βｒ＝β−ｌｒγ／ｖ                                    （１１）
以上のモデルを用いる場合、車両１２の運動状態を表す状態ベクトルｘは、
【００４３】
【数１】
0005130638.tif 000002
という６次元のベクトルとなる。（４）〜（９）式で表現されるモデルは、δを入力とする非線形微分方程式であり、モデルの右辺をまとめてベクトル値関数ｆと表記すれば、
【００４４】
【数２】
0005130638.tif 000003
という一般的な表現式で表すことができる。これにより、各センサ１７〜１９の検出値をもとに車両１２の運動状態を表す状態ベクトルｘの値を算出することができる。
【００４５】
次に評価関数Ｊについて説明する。評価関数Ｊは、現在時刻ｔ０から所定時間Ｔが経過した時刻（ｔ０＋Ｔ）までに、車両１２に対して加えた前輪舵角操作量δに対する車両状態ベクトルｘの予測値に基づいて、次式（１４）の関数で構成する。
【００４６】
【数３】
0005130638.tif 000004
ただし、ψは時刻（ｔ０＋Ｔ）における車両１２の姿勢および位置の望ましさを評価する評価式であり、Ｌは現在時刻ｔ０から時刻（ｔ０＋Ｔ）までの間の各時刻における車両１２の運動状態および運転操作量の望ましさを評価する評価式であり、τは現在時刻ｔ０から時刻（ｔ０＋Ｔ）まで変化する積分変数である。
【００４７】
評価式Ｌは、実施例１では、以下の要請項目を反映する評価項を組み合わせることで構成する、すなわち、以下の要請項目からなる評価基準を有している。
要請項目１．車両１２が障害物１４に近づきすぎない。
要請項目２．車両１２が道路１３の境界部２９に近づきすぎない。
要請項目３．前輪舵角δを必要以上に大きくしない。
【００４８】
要請項目１は、障害物１４に対する車両１２の接近状態を示しており、車両１２と障害物１４との距離が近くなるにしたがって値が大きくなる関数によって表現する。具体的には、例えば次式（１５）の関数を利用することができる。
【００４９】
【数４】
0005130638.tif 000005
ただし、σＸ、σＹは関数の形状を決めるパラメータであり、ここでは検出された障害物１４の、Ｘ軸方向の幅の応じた値がσＸとされ、Ｙ軸方向の幅に応じた値がσＹとされる。障害物１４の奥行き方向であるＸ軸方向の情報が得られない場合には、σＸ＝σＹと設定する。障害物１４の位置（ｘｐ、ｙｐ）には、障害物移動軌跡予測手段３２により算出された障害物１４の移動軌跡の値を用いる。なお、障害物１４が静止している場合、障害物１４の位置（ｘｐ、ｙｐ）には、障害物情報処理部２６から得られた障害物１４の位置を用いる。
【００５０】
要請項目２は、道路１３の境界部２９に対する車両１２の接近状態を示しており、車両１２と道路１３の境界部２９との距離が近くなるにしたがって値が大きくなる関数によって表現する。具体的には、例えば次式（１６）の関数を利用することができる。
【００５１】
【数５】
0005130638.tif 000006
ただし、Δは境界部２９への接近の余裕幅を指定するパラメータであり、Δの値が大きいほど車両１２と境界部２９との間に大きな間隔を置く回避経路が算出される。
【００５２】
評価式ＬＰとＬＲは、座標系に展開された道路１３上に、障害物１４および道路１３の境界部２９の位置への到達リスクを反映したリスクポテンシャルを定義することになる。評価式ＬＰとＬＲを足し合わせた関数をＸ―Ｙ座標上にプロットした図を図６に示す。中央の山が障害物１４に対応する関数ＬＰによって形成されたポテンシャルであり、両側の山が道路１３の境界部２９に対応する関数ＬＲによって形成されたポテンシャルである。回避経路は、図６に示したリスクポテンシャル場の値の低い領域に可能な限り沿うようにして生成されることとなる。
【００５３】
要請項目３は、車両１２に為される運転操作量の操作状態を示しており、可能な限り小さな舵角で回避のための運転操作を行うことによって効率的に回避を行うことを要請するために導入した項目である。評価式としては、例えば次式（１７）の関数を利用することができる。
【００５４】
ＬＦ（δ）＝δ２／２                                    （１７）
以上の三つの評価式に適当な重みをつけて足し合わせた関数を、評価式Ｌとして構成する。すなわち、ＷＰ、ＷＲ、ＷＦをそれぞれ要項項目１、２、３に対する重みとすると、評価式Ｌは、次式（１８）で表すことができる。
【００５５】
Ｌ＝ＷＰＬＰ＋ＷＲＬＲ＋ＷＦＬＦ                                    （１８）
評価式ψは、後述する回避した後の評価終了時刻（ｔ０＋Ｔ）すなわち車両１２の運動状態の評価を終了する時刻における車両姿勢を評価する項である。具体的には、評価終了時刻（ｔ０＋Ｔ）以降に自車がスムーズにそれ以降の通常走行に移行できる車両姿勢を姿勢角目標値θ＊（ヨー角目標値）として設定し、姿勢角目標値θ＊と評価終了時刻（ｔ０＋Ｔ）における車両姿勢角予測値（予測姿勢角）θ（ｔ０＋Ｔ）との偏差が小さくなることを要請する評価式で構成する。このため、姿勢角目標値θ＊に対する車両姿勢角予測値（予測姿勢角）θから求まる車両１２の姿勢状態を評価している。そのような評価式として、例えば、次式（１９）の関数を利用することができる。
【００５６】
ψｙａｗ（θ）＝（θ−θ＊）２／２                      （１９）
この関数に適当な重みパラメータＷｙａｗをつけて、
ψ＝Ｗｙａｗψｙａｗ                                            （２０）
とすることで評価終了時刻（ｔ０＋Ｔ）における評価項を構成する。この評価式Ｌおよび評価式ψで評価された各項目が自車両の車両状態となる。
【００５７】
また、評価関数設定手段３１は、（１４）式の評価関数Ｊにおける評価区間の長さＴを決定する。障害物１４の位置への到達を回避した後の車両挙動まで考慮して操作量を算出するためには、評価区間を障害物１４との回避後の時間まで延ばしておく必要がある。回避状態を、現在時刻ｔ０における車両１２の走行速度ｖに基づいて車両１２が進んだと仮定したならば障害物１４と遭遇すると予測される時刻に車両１２が存在する位置、すなわち車両１２と障害物１４とのＸ座標が等しくなり、かつ車両１２と障害物１４とのＹ座標が十分に離れている状態であると定義すれば、車両１２の走行速度ｖを一定とみなせる場合、障害物１４を回避するまでの時間ＴＡを次式によって推定することができる。
【００５８】
ＴＡ＝｛ｘ０ｐ−ｘ（ｔ）｝／（ｖ−ｖＹ）                  （２１）
評価区間の長さＴは、障害物１４を回避した時を見込んで、少なくとも時間ＴＡよりも長くとる必要がある。回避後の運動をどの程度先まで考慮すればよいかは場面によっても異なるが、通常走行から回避運動を開始して障害物１４の回避までに要する時間と、障害物を回避した後から通常走行に戻るまでに要する時間がおおよそ同じであると仮定すれば、次式（２２）のように設定できる。
【００５９】
Ｔ＝２ＴＡ                                                （２２）
このため、実施例１では、障害物１４の回避のための動作を開始した現在時刻を評価開始時刻ｔ０とすると、車両１２が障害物１４を回避した状態である回避時刻は（ｔ０＋ＴＡ）となり、車両１２の運動状態の評価を終える評価終了時刻は（ｔ０＋Ｔ）＝（ｔ０＋２ＴＡ）となる。
【００６０】
これにより、評価関数Ｊは、評価開始時刻ｔ０から評価終了時刻は（ｔ０＋Ｔ）までの間に、車両運動モデルにより記述される予測走行軌跡の集合のそれぞれを評価することができる。この評価は、評価関数Ｊの値として表されており、評価関数Ｊの値が最小値となる予測走行軌跡が、評価式Ｌおよび評価式ψで評価された各項目を総合的に判断して最適な予測走行軌跡であり、この最適な予測走行軌跡を描くような運転操作量を車両運動モデルに基づいて算出することにより、最適運転操作量を得ることができる。
【００６１】
次に、本発明に係る回避操作算出装置１０による障害物１４を回避するための運転操作量の算出の工程を図７に示すフローチャートに沿って説明する。このフローチャートは、図３の場面を想定している。図３は、両側を塀（境界部２９）で仕切られた道路１３を自車両である車両１２が走行しており、車両１２の前方の左側から歩行者（障害物１４）が道路１３の走行可能な範囲内に飛び出してきた場面を表している。
【００６２】
回避操作算出手段２８は、取得情報処理手段２４で処理された情報に基づき車両１２が走行している道路１３、その境界部２９およびそれに基づく道路１３における車両１２が走行可能な範囲を認識し、走行可能な範囲内に障害物１４が存在しているか否かを確認し、その確認を継続する（ステップＳ１）。この際、各センサ１７〜１９から出力された信号に基づき取得情報処理手段２４で処理された情報は、メモリ３５に格納されており、メモリ３５の情報は、回避操作算出手段２８よる読み取りが可能とされている。
【００６３】
回避操作算出手段２８は、取得情報処理手段２４で処理された情報に基づき道路１３の走行可能な範囲内に、障害物１４（実施例１では歩行者）が存在することを検知すると、この障害物１４の回避のための運転操作量を算出するためにステップＳ３へ進む（ステップＳ２）。この際、評価関数設定手段３１は、障害物１４を検知した現在時刻（ｔ０）を評価開始時刻ｔ０と設定する。道路１３の走行可能な範囲内に、障害物１４（実施例１では歩行者）が存在しない場合、ステップＳ１へ戻り、道路１３上の障害物１４の存否の確認を継続する。
【００６４】
回避操作算出手段２８は、座標系を設定し（図３参照。）、メモリ３５に格納された情報および取得情報処理手段２４で処理された情報を設定した座標系に適宜展開（図４参照。）する（ステップＳ３）。
【００６５】
回避操作算出手段２８は、取得情報処理手段２４で処理された情報に基づいて、車両１２の運動状態を表す状態ベクトルｘ（（１３）式参照。）の値を算出する（ステップＳ４）。
【００６６】
障害物移動軌跡予測手段３２は、障害物１４の移動軌跡の予測すなわち任意の時刻ｔにおける障害物１４の位置（ｘｐ、ｙｐ）を取得情報処理手段２４で処理された情報に基づいて（２）、（３）式から算出する（ステップＳ５）。なお、回避操作算出手段２８は、取得情報処理手段２４で処理された情報に基づいて、障害物１４が静止していると判断した場合には、障害物移動軌跡予測手段３２による障害物１４の移動軌跡の算出は行わない。
【００６７】
評価関数設定手段３１は、評価区間の長さＴを取得情報処理手段２４で処理された情報に基づいて（１９）、（２０）式から設定する（ステップＳ６）。
【００６８】
姿勢角目標値設定手段３３は、姿勢角目標値θ＊を設定する（ステップＳ７）。以下に姿勢角目標値θ＊の設定について説明する。
【００６９】
姿勢角目標値θ＊は、車両１２の運動状態の評価を終える評価終了時刻（ｔ０＋Ｔ）＝（ｔ０＋２ＴＡ）において、道路１３上で車両１２の存在が予測される位置の状況に合わせるべく車両１２に求められる姿勢角であり、評価関数Ｊ（１４）式における評価式ψ（（２０）式参照。）の設定に用いられる。実施例１で想定された図３の場面の場合、障害物１４の位置への到達を回避する運転操作が終了した後、評価終了時刻（ｔ０＋Ｔ）の時点で車両１２が道路１３上での通常の走行状態に復帰することが望ましいことから、評価終了時刻（ｔ０＋Ｔ）の時点で道路１３の方向に沿うように車両１２が走行していることが望ましい。このため、評価終了時刻（ｔ０＋Ｔ）における車両１２の姿勢角は、道路１３の方向と一致するように設定すればよいこととなり、姿勢角目標値θ＊＝０となる。
【００７０】
評価関数設定手段３１は、現在時刻（ｔ０）における、取得情報処理手段２４で処理された情報、障害物移動軌跡予測手段３２からの情報および姿勢角目標値設定手段３３からの情報に基づいて、評価関数Ｊ（（１４）、（１８）、（２０）、（２２）式参照。）を設定する（ステップＳ８）。
【００７１】
最適操作量算出手段３０は、前述した車両運動モデルと評価関数Ｊに基づいて、評価関数Ｊの値を最良（最小）とする最適運転操作量を算出する演算を行う（ステップＳ９）。（１４）式のような形の評価関数Ｊの値を最良とする操作量を求める問題は、最適制御問題として広く知られている問題であり、その数値解を算出するアルゴリズムが公知文献として開示されている。そのような文献として、例えば、「連続変形法とGMRES法を組み合わせた非線形Receding horizon制御の高速アルゴリズム（A continuation /GMRES method for fast computation of nonlinear receding horizon control）」{大塚敏之（T. Ohtsuka）, オートマティカ（ Automatica）, 第４０巻, ｐ563〜574, ２００４. } が挙げられる。
【００７２】
実施例１の場合、最適運転操作量は前輪舵角δなので、評価開始時刻ｔ０から評価終了時刻（ｔ０＋Ｔ）までの前輪舵角操作量の時系列が算出される。実際の最適運転操作量の算出にあたっては、評価区間を適当なステップ数Ｎ（所定の間隔）で分割して、各離散化ステップ時点における最適運転操作量の値を算出することになる。すなわち、
【００７３】
【数６】
0005130638.tif 000007
というＮ個の前輪舵角δの時系列が得られる。
【００７４】
回避操作算出手段２８は、最適操作量算出手段３０で算出したＮ個の前輪舵角δ（最適運転操作量）の時系列をバッファメモリ３４に格納する（ステップＳ１０）。
【００７５】
このフローチャートのように、回避操作算出装置１０は、最も都合のよい運転操作量を算出する。実施例１では、回避操作算出装置１０が回避制御装置１１の一部を構成しており、他部である車両運動制御手段１５により各最適運転操作量に応じた操舵が実行される。
【００７６】
車両運動制御手段１５は、バッファメモリ３４に最適運転操作量（Ｎ個の前輪舵角δ）の時系列のデータが格納されると起動され、バッファメモリ３４に格納されたデータをＴ／Ｎの時間周期で最適運転操作量の時系列に沿って順番に読み込み、読み込まれた最適運転操作量である前輪舵角δを目標舵角として前輪操舵角のサーボ制御を実行する。車両運動制御手段１５は、バッファメモリ３４にセットされた最適運転操作量がすべて読み出されたところでサーボ制御を終了し、この終了と共に車両１２は、運転者が運転操作を行う通常走行の状態に復帰する。障害物１４の回避のために算出された最適運転操作量を表すグラフを図８に示し、この最適運転操作量による車両１２の移動軌跡を図９に示す。なお、図９では、評価開始時刻ｔ０における車両１２および障害物１４を実線で示し、そこから回避が終了する評価終了時刻（ｔ０＋Ｔ）までの車両１２および障害物１４の移動軌跡を二点鎖線で示している。
【００７７】
図９に示すように、車両１２は、回避制御装置１１により、障害物１４の位置に到達することを回避することができ、かつ道路１３の境界部２９の位置に到達することを回避することができる。さらに、回避制御装置１１による回避の運転操作が終了した評価終了時刻において、車両１２は、道路１３の方向に沿う走行姿勢（姿勢角θ＝０°）で道路１３の走行可能な範囲内を走行している。
【００７８】
本発明に係る回避操作算出装置１０では、障害物１４のみならず道路１３の境界部２９との接近度合いも考慮して、最適運転操作量を算出しているので、障害物１４の位置への到達を回避するための最適運転操作量を道路１３の走行可能な範囲内で算出することができる。
【００７９】
また、回避操作算出装置１０では、回避後に車両１２の姿勢角θを道路１３の方向まで戻すことも考慮して最適運転操作量の算出を行っているので、図８に示すように、障害物１４の回避のために必要なＹ軸方向（道路１３の幅方向）への移動量が確保できることが予測された段階で前輪舵角を戻し始め、障害物１４の回避直後に舵角が逆相に反転し、評価終了時刻（ｔ０＋Ｔ）までに中立位置（姿勢角θ＝０°）まで戻す、という運転操作量が算出されている。そのため、図９に示すように、車両１２が、障害物１４を回避した後も、道路１３の境界部２９の位置に到達することなく道路１３の走行可能な範囲内で走行を続けることができる最適運転操作量を算出することができる。
【００８０】
これに対し、従来のように、障害物のみを考慮して運転操作量を算出するものでは、車両が、図１０に示すような移動軌跡を描く虞がある。図１０は、障害物１４のみを考慮する従来の走行安全装置による障害物回避の移動軌跡を示し、図１１は、従来の走行安全装置により算出された運転操作量を表すグラフである。なお、図１０では、現在時刻における車両１２を実線で示し、そこから回避が終了するまでの車両１２の移動軌跡を二点鎖線で示している。従来の走行安全装置では、障害物１４を回避するまでは障害物回避のみを目標とする制御が行われるため、道路の走行可能な範囲に拘わらず、障害物１４の回避のために必要なＹ軸方向への移動量を一様に設定する運転操作量が算出される。このため、図１０に示すように、回避時刻では障害物１４（歩行者）の回避に成功しても、回避時刻での車両の姿勢角は道路の方向に対して大きく傾いた状態となる。障害物の回避後に、大きく傾いた車両の姿勢角を元の姿勢にもどすために、前輪舵角を戻す操作指令が出力される（図１１参照。）。しかし、図３に示す場面のように、障害物１４の回避のために必要なＹ軸方向への移動量が道路の走行可能な範囲に対応していない場合、図１０に示すように、車両の姿勢角を元に戻す前に道路の右側の境界部に到達する虞がある。
【実施例２】
【００８１】
本発明に係る回避操作算出装置１００およびこれを含む回避制御装置１１０の実施例２を図１２から図１６までの図面に基づいて説明する。
【００８２】
本発明の実施例２では、図１３に示すように、車両１２が走行している道路４０は、その中央に車線分離線４１が引かれて２つの車線４２、４３に区画されており、車線４２および車線４３は互いに対向する方向への車両１２の進行が許されている。また、実施例２の回避操作算出装置１００（図１２参照。）では、障害物１４の道路４０上での移動速度が変化することに対応することができる最適運転操作量の算出を行っている。なお、車線分離線４１は、実施例２では、互いの走行方向が異なる車線に区画する破線で構成された白線であるが、道路上で車線を区画するものであれば、道路を等しい方向の車線に区画する線であってもよく、異なる色の線であってもよく、破線以外の線で構成されていてもよい。
【００８３】
実施例２の回避操作算出装置１００およびこれを含む回避制御装置１１０（図１２参照。）は、基本的に実施例１の回避操作算出装置１０およびこれを含む回避制御装置１１と同様の構成および動作であり、等しい個所については同じ符号を付して詳細な説明を省略し、かつ等しい動作についても詳細な説明を省略する。
【００８４】
回避操作算出装置１００では、図１２に示すように、取得情報処理手段２４が分離線情報処理部４４を有している。分離線情報処理部４４は、対を為すカメラ１６から入力された画像信号を画像処理することにより、道路１３の車線分離線４１（図１３参照。）を検出する。このように、分離線情報処理部４４は、カメラ１６と協働して分離線検出手段として機能する。
【００８５】
回避操作算出装置１００での障害物１４の回避のための運転操作量の算出では、ステップＳ７における姿勢角目標値θ＊´の設定の仕方およびステップＳ８で設定される評価関数Ｊの評価式ψが異なるので、これについて説明する。
【００８６】
実施例２では、図１３に示すように、車両１２が走行している道路１３では、車線分離線４１により区画された２つの車線４２、４３が対向していることから、車両１２が障害物１４を回避した後、回避する前に走行していた車線４２に戻すことまで考慮して運転操作量を算出している。このため、（１４）式に示す評価関数Ｊの評価終了時刻（ｔ０＋Ｔ）における評価式ψに、回避した後に元の車線４２、４３に戻るあるいは戻る方向に車両１２を向けることを要請する評価項を加える。
【００８７】
元の車線に戻るという要請については、左側の車線４２（元の車線）の中央の座標をＹ＝ｙＬＣと定義すれば、評価終了時刻（ｔ０＋Ｔ）において車両１２の位置がＹ＝ｙＬＣと近づけば近づくほど良い、とする評価式を構成すればいいので、次式（２４）の評価式で表すことができる。
【００８８】
ψＹ＝（ｙ−ｙＬＣ）２／２                                （２４）
この（２４）式は、評価終了時刻（ｔ０＋Ｔ）における目標走行位置（この場面では元の車線である左側の車線４２。）に対して、予測走行軌跡から算出された評価終了時刻（ｔ０＋Ｔ）における自車の到達予想位置から求まる車両１２の姿勢状態を評価する。
【００８９】
また、車両１２の姿勢角θについては、図１４に示すように、左側の車線４２に戻る方向に姿勢角目標値θ＊´を設定する場合には、車両１２のＹ座標によって姿勢角目標値θ＊´が変わることになる。姿勢角目標値θ＊´の設定方法の一例として、評価終了時刻（ｔ０＋Ｔ）における自車の到達予想線からさらに距離Ｄだけ前方の車線４２の中央に仮想的に車両１２（一点鎖線の車両１２参照。）がいるものとして、評価終了時刻（ｔ０＋Ｔ）における車両１２の姿勢角θがその仮想車両１２の方向を向くように姿勢角目標値θ＊´を設定する。この場合、姿勢角目標値θ＊´は、次式（２５）で表すことができる。
【００９０】
θ＊´＝arctan{ (ｙ−ｙＬＣ)／Ｄ }                       （２５）
姿勢角目標値θ＊´が決まれば、姿勢角を評価する評価式は（２０）式をそのまま利用することができる。このため、（２０）式と（２４）式の評価式に重みをつけて足し合わせることによって、評価項ψを次式（２６）で表すことができる。
【００９１】
ψ＝Ｗｙａｗψｙａｗ＋ＷＹψＹ                              （２６）
このように、ステップＳ７で姿勢角目標値θ＊´が設定され、かつステップＳ８で評価関数Ｊが設定される。
【００９２】
さらに、回避操作算出装置１００では、前述したように、障害物１４の移動速度が変化することに対応するために、一定の周期Δｔ毎に、障害物１４の位置および移動に関する情報を障害物情報処理部２６が検出し、この検出された結果に基づき回避操作算出手段２８が最適運転操作量の算出結果を更新する。
【００９３】
ここで、一定の周期Δｔ毎に最適運転操作量を算出する場合、実施例１の（２１）、（２２）式から算出する評価区間Ｔまでも更新してしまうと、走行している車両１２の障害物１４への接近に従って評価区間が短くなってしまう。すると、車両１２の障害物１４への接近度合いによっては、回避後の評価区間を十分に確保できなくなる虞がある。このため、回避操作算出装置１００では、最初に装置が起動された時に設定された、すなわち障害物１４の存在を検知し評価開始時刻ｔ０を設定（ステップＳ２）した後ステップＳ６で設定された評価終了時刻（ｔ０＋Ｔ）までの評価区間の長さＴの値を、障害物１４の回避が終了するまで固定する。
【００９４】
さらに、回避操作算出手段２８は、一定の周期Δｔ毎に算出された最適運転操作量のデータをそれぞれバッファメモリ３４に格納し、新たな運転操作量のデータをバッファメモリ３４に入力する際、それ以前に格納された最適運転操作量のデータを破棄する。車両運動制御手段１５は、入力されたバッファメモリ３４の最適運転操作量のデータすなわち前輪操舵δに応じる操舵を行うので、新たな最適運転操作量のデータがバッファメモリ３４に入力されると共に以前の最適運転操作量のデータが破棄されることから、常に更新された新たな最適運転操作量のデータに基づき操舵することとなる。回避操作算出手段２８は、障害物１４を回避したと判断すると、新たな最適運転操作量の算出は停止し、車両運動制御手段１５は、バッファメモリ３４に格納された時系列の最適運転操作量のデータをすべて実行するまでサーボ制御を行う。実際に障害物を回避するまでに経過した時間をＴＡ´とした時、回避操作算出装置１００の回避操作算出手段２８による最適運転操作量の算出および算出された最適運転操作量に基づく操舵が為される実行区間の推移を図１６のグラフに示す。図１６では、縦軸が実際の時間の流れを示しており、横軸が実際の時間の流れから見た実行区間の長さを示している。実行区間は、時刻（ｔ０＋ＴＡ´）までは、一定の周期Δｔ毎の経過に伴って、長さＴの評価区間が一定の値のまま時間Δｔだけ未来へ向けて変移される。時刻（ｔ０＋ＴＡ´）に達するすなわち障害物１４を回避したと判断すると、回避操作算出手段２８による最適運転操作量の算出およびバッファメモリ３４のデータの更新が停止するので、実行区間は、（ｔ０＋ＴＡ´）を基準として長さＴのみが残存することとなる。このため、実行区間は、回避時刻（ｔ０＋ＴＡ´）以降、時間の経過に伴って短くなり、評価終了時刻（ｔ０＋ＴＡ´＋Ｔ）においてすべての最適運転操作量が実行され、回避のための運動制御が終了する。
【００９５】
上述したように、回避操作算出装置１００により算出された最適運転操作量を回避制御装置１１０が実行した車両１２の移動軌跡を図１５に示す。なお、図１５では、現在時刻ｔ０における車両１２および障害物１４を実線で示し、そこから回避操作が終了する評価終了時刻（ｔ０＋ＴＡ´＋Ｔ）までの車両１２および障害物１４の移動軌跡を二点鎖線で示している。回避制御装置１１０では、図１５に示すように、車両１２が障害物１４を回避し、車両１２が道路４０の境界部２９の位置に到達することを回避し、かつ車両１２の進行方向を元に走行していた車線４２へ向かう方向へ向けることができる。
【００９６】
実施例２の回避操作算出装置１００および回避制御装置１１０では、道路１３が車線分離線４１により２つの車線４２、４３に区画されている場合であっても、元に走行していた車線４２に戻る、または車両１２の走行方向が車線４２に戻る方向へ向けられるまでの最適運転操作量を算出するので、障害物１４の回避を道路１３の状況に応じて行うことができる。
【００９７】
また、回避操作算出装置１００および回避制御装置１１０では、障害物１４が移動速度を変化させた場合であっても、障害物１４の移動速度に応じた最適運転操作量を算出することができるので、車両１２が障害物１４の位置に到達することを回避させることができる。
【００９８】
なお、実施例２では、車線分離線４１が道路４０を互いに対向する２つの車線４２、４３に区画していため、回避操作算出装置１００は、車両１２が元の走行車線（実施例２では車線４２）に戻る移動軌跡を描く最適運転操作量を算出していたが、これに限定されるものではない。例えば、道路が車線分離線により２つの車線に区画されていても、両車線が等しい方向への車両の進行を許すものであれば、障害物を回避した後の評価終了時刻に、元の走行車線ではなくそれに並行する車線で道路の方向に沿うような走行姿勢とすることができる。この場合、元の走行車線に並行する車線の中央の座標をＹ＝ｙＬＣ２と定義し、（２４）式を次式（２４´）とすることで実現することができる。
【００９９】
ψＹ＝（ｙ−ｙＬＣ２）２／２                                （２４´）
【実施例３】
【０１００】
本発明に係る回避操作算出装置１０００およびこれを含む回避制御装置１１００の実施例３を図１７から図２１までの図面に基づいて説明する。
【０１０１】
実施例３の回避操作算出装置１０００およびこれを含む回避制御装置１１００（図１８参照。）は、基本的に実施例１の回避操作算出装置１０およびこれを含む回避制御装置１１と同様の構成および動作であり、等しい個所については同じ符号を付して詳細な説明を省略し、かつ等しい動作についても詳細な説明を省略する。
【０１０２】
実施例３では、回避操作算出装置１０００がＧＰＳ信号受信装置５０および道路情報記録装置５１を有し、車両運動制御手段１５００（図１８参照。）がブレーキコントローラ５２およびブレーキアクチュエータ５３を有する例である。
【０１０３】
ＧＰＳ信号受信装置５０は、車両１２の走行位置を検出するために人工衛星から発せられるＧＰＳ（Global Positioning System）信号を受信するアンテナ（受信機）である。道路情報記録装置５１は、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭあるいはハードディスクといった電子的記録媒体およびその読取装置で構成され、記録媒体に道路地図情報が格納されている。ＧＰＳ信号受信装置５０および道路情報記録装置５１は、マイクロプロセッサ２０に電気的に接続されている。
【０１０４】
ブレーキアクチュエータ５３は、車両１２の四輪のそれぞれに設けられており、四輪をそれぞれ制動させる。この各ブレーキアクチュエータ５３は、ブレーキコントローラ５２に電気的に接続されており、このブレーキコントローラ５２がマイクロプロセッサ２０に電気的に接続されている。ブレーキコントローラ５２は、マイクロプロセッサ２０の回避操作算出手段２８で算出された最適運転操作量を実行するために必要な車両１２の四輪それぞれの制動力を算出するマイクロプロセッサである。ブレーキコントローラ５２は、算出した制動力に応じる駆動信号をブレーキアクチュエータ５３に出力する。これにより、車両１２を減速させることと共に、左右輪における制動力に差を設けることによって車両１２にヨーモーメントを発生させることができる。
【０１０５】
図１８に、以上の装置構成のブロック線図を示す。実施例１と異なり、取得情報処理手段２４がＧＰＳ信号受信装置５０と道路情報記録装置５１からの信号が入力される走路形状情報処理部５４を有する。走路形状情報処理部５４は、ＧＰＳ信号受信装置５０から受信したＧＰＳ信号をもとに算出した車両１２の位置と、道路情報記録装置５１から得た道路地図情報とをマップマッチングすることにより、車両１２の前方の道路１３の走路形状の情報を得ることができる。ここで、道路１３の走路形状とは、道路１３の延在方向に沿う方向をいい、道路１３が曲がっている場合には、道路１３の延在方向すなわち曲線の接線方向をいう。このように、走路形状情報処理部５４は、ＧＰＳ信号受信装置５０および道路情報記録装置５１と協働して走路形状情報取得手段として機能する。
【０１０６】
実施例３では、図１９に示すように、車両１２が走行する道路５５は、曲線を描いており、この曲線部に第２の車両（障害物５６）が停止している場面を想定している。道路５５は、実施例１と同様に、両側が塀（境界部２９）で仕切られており、両境界部２９の間が走行可能な範囲とされている。
【０１０７】
次に、回避操作算出装置１０００が運転操作量を算出する際、実施例１の回避操作算出装置１０と異なる個所を説明する。
【０１０８】
回避操作算出装置１０００では、ステップＳ１において、走路形状情報処理部５４がＧＰＳ信号受信装置５０と道路情報記録装置５１とからの情報に基づいてマップマッチングの処理を行い、車両１２の道路５５上の位置および道路５５の走路形状に関する情報を取得する。
【０１０９】
ステップＳ３における座標系の設定も実施例１と異なる。先ず、実施例１と同様、直交座標系としてＸ軸、Ｙ軸が設定する。実施例３の回避操作算出装置１０００ではこれに加えて、図１９に示すように、道路５５の中心線上に進行方向に沿って設定されるＳ座標軸およびＳ座標軸と直交するＲ座標軸を設定する。道路５５の方向は、道路情報記録装置５１のデータから得ることができるので、Ｘ、Ｙ座標とＳ、Ｒ座標間の変換式を次式（２７）、（２８）のように表すことができる。
【０１１０】
【数７】
0005130638.tif 000008
ステップＳ４において、車両運動モデルを構成する状態ベクトルｘの値の算出についても実施例１と異なる。実施例３の回避操作算出装置１０００および回避制御装置１１００では、前輪舵角δに加えて制動力の制御も実行できる構成となるため、操作量が前輪舵角δ、車両減速度ａ、左右制動力差ｄの三つに増える。操作量の増加に対応した車両運動モデルは、次式のようになる。
【０１１１】
ｘ´＝ｖｃｏｓ（β＋θ）                                            （２９）
ｙ´＝ｖｓｉｎ（β＋θ）                                            （３０）
θ´＝γ                                                            （３１）
ｖ´＝ｄ                                                            （３２）
β´＝−γ＋２｛Ｙｆ（βｆ）＋Ｙｒ（βｒ）}／ｍｖ                   （３３）
γ´＝２ｌｆＹｆ（βｆ）／Ｉ−２ｌｒＹｒ（βｒ）／Ｉ＋２ｌｔｄ／Ｉ  （３４）
ここで、ｌｔはトレッド幅であり、その他の記号は実施例１と同じである。状態ベクトルｘは、実施例１と同じであり、実施例１と同様にして状態ベクトル値を算出する。
【０１１２】
実施例３では、障害物５６が静止しているので、障害物５６の位置（ｘｐ、ｙｐ）の算出のみが行われ、移動軌跡予測の処理は行わない（ステップＳ５）。
【０１１３】
ステップ６では、図２０に示すように自車の到達予測地点における道路５５の方向に沿って姿勢角目標値θ＊（＝０）が設定される。
【０１１４】
さらに、実施例３の回避操作算出装置１０００では、評価関数Ｊが実施例１の（１４）式の評価式Ｌに以下の要請項目が追加されている。
要請項目４．必要以上の減速を行わない。（急制動を行わない。）
要請項目５．左右制動力差を大きくしない。
要請項目６．道路の走路形状に適した車速とする。（道路の曲線部の通過に適した車速以上の車速で走行しない。）
要請項目４および要請項目５は、車両１２に為される運転操作量の操作状態を示しており、要請項目４は次式（３５）で、要請項目５は次式（３６）で表すことができる。
【０１１５】
ＬＡ＝ａ２／２                                                （３５）
ＬＤ＝ｄ２／２                                                （３６）
要請項目６は、道路形状に基づいて目標車速ｖ＊を算出し、
ＬＶ＝（ｖ−ｖ＊）２／２                                        （３７）
という評価式で表現する。目標車速ｖ＊は、以下の手順で決定する。
【０１１６】
まず、車両１２の前方の道路５５の曲率半径を道路情報記録装置５１のデータから読み出し、評価開始時刻ｔ０を基準として評価終了時刻（ｔ０＋Ｔ）に車両１２が到達すると予測される自車到達予測地点までの曲率半径の最小値を算出し、その値をρｍｉｎとする。
【０１１７】
次に、あらかじめ定められた車両横加速度の上限値ａｙｍａｘを参照し、曲率半径ρｍｉｎの道路５５を横加速度ａｙｍａｘで通過する際の車両速度ｖｍａｘを以下の次式（３８）から算出する。
【０１１８】
ｖｍａｘ＝（ａｙｍａｘρｍｉｎ）１/２                              （３８）
さらに、現在の車速ｖ（ｆ）とｖｍａｘとを比較し、値の小さい方をｖ＊とする。
【０１１９】
このため、（３７）式は、道路５５の曲線部に適した車両速度ｖｍａｘに対する車両１２の曲線部の通過速度から求まる車両１２の姿勢状態を評価する。
【０１２０】
実施例１でも採用されている要請項目２については、基本的には（１６）式の評価式を踏襲するが、図１９のような道路曲線部分では道路の中心からの距離はＹ座標ではなく、Ｒ座標で表されるので、（１６）式に相当する評価式は次式（３９）のように表される。
【０１２１】
【数８】
0005130638.tif 000009
ここで、ｒＬは道路５５の左端（走行可能な範囲の左端）のＲ座標値であり、ｒＲは道路５５の右端（走行可能な範囲の右端）のＲ座標値である。
【０１２２】
（３９）式のｒに（２８）式の変換式、ｒ＝ｈｒ（ｘ、ｙ）を代入することにより、ＬＲをＸ、Ｙ座標で表現した式ＬＲ（ｘ、ｙ）が得られるので、これを評価式として用いる。
【０１２３】
以上より、評価式Ｌを次式のように構成する。
【０１２４】
Ｌ＝ＷＰＬＰ＋ＷＲＬＲ＋ＷＦＬＦ＋ＷＡＬＡ＋ＷＤＬＤ＋ＷＶＬＶ      （４０）
ただし、ＷＡ、ＷＤ、ＷＶは、それぞれ要項項目４、５、６に対する重みである。なお、評価式ψについては、実施例１と同様、（１９）、（２０）式を用いる。
【０１２５】
最適操作量算出手段３０は、最適運転操作量として以下の３種類（４１）、（４２）、（４３）の最適運転操作量の時系列を算出する（ステップＳ９）。
【０１２６】
【数９】
0005130638.tif 000010
このように、求める操作量の数は増えているが、最適化のためのアルゴリズムは実施例１と同じものを使用することができる。
【０１２７】
これに伴い、バッファメモリ３４には、最適運転操作量として、前輪操舵δ＊に加えて、車両減速度ａ＊および左右制動力差ｄ＊が格納される（ステップＳ１０）。
【０１２８】
上述したように、回避操作算出装置１０００により算出された最適運転操作量を回避制御装置１１００が実行した車両１２の移動軌跡を図２１に示す。なお、図２１では、評価開始時刻ｔ０における車両１２を実線で示し、そこから回避が終了する評価終了時刻（ｔ０＋Ｔ）までの車両１２の移動軌跡を二点鎖線で示している。回避制御装置１１００では、図２１に示すように、車両１２が障害物５６を回避し、道路５５の境界部２９の位置に到達することを回避し、かつ車両１２の進行方向を道路５５の方向に合わせることができる。
【０１２９】
実施例３の回避操作算出装置１０００では、ＧＰＳ信号受信装置５０、道路情報記録装置５１および走路形状情報処理部５４からなる走路形状情報取得手段が道路５５の走路形状を検出することができ、検出した走路形状に応じて回避操作算出手段２８が最適運転操作量を算出するので、道路５５の走路形状に拘わらず、道路５５の境界部２９の位置に到達することなく障害物５６を回避することができ、障害物５６の回避が終了した後に車両１２の方向が曲線を描く道路５５の方向と合わせられ、かつ車両１２の走行位置が曲線を描く道路５５の走行可能な範囲内の適切な位置となる最適な運転操作量を算出することができる。
【０１３０】
回避制御装置１１００の車両運動制御手段１５では、回避操作算出装置１０００により算出された最適運転操作量に基づいて、操舵角サーボコントローラ７が前輪操舵δ＊に基づいてサーボ制御を行い、かつブレーキコントローラ５２が車両減速度ａ＊および左右制動力差ｄ＊をに基づいてサーボ制御を行う。これにより、回避制御装置１１００が採用された車両１２は、図２１に示すように、障害物５６を回避することができ、かつ道路５５の境界部２９の位置に到達することを防止することができ、かつ評価終了時刻（ｔ０＋Ｔ）において曲線を描く道路５５の走路形状に合わせた走行姿勢および走行位置を実現することができる。
【０１３１】
よって、本発明に係る回避操作算出装置によれば、走行している道路の走行可能な範囲を考慮しつつ障害物の回避を行うことができる運転操作量を算出することができる。すなわち、自車両への最適運転操作量を算出する際、評価関数により評価される自車両の車両状態には、評価開始時刻から評価終了時刻までの間の各時刻における障害物に対する自車両の接近状態、および評価終了時刻における目標姿勢角に対する予測姿勢角から求まる自車両の姿勢状態に加えて、各時刻における道路の境界部に対する自車両の接近状態が含まれており、この評価関数の値が最小値となる予測走行軌跡から自車両への最適運転操作量を算出しているので、走行している道路の幅すなわち走行可能な範囲を考慮しつつ障害物を回避することができ、かつ回避後の車両の姿勢が道路に対応した運転操作量を算出することができる。このため、例えば、道路の両側に塀が設けられている場合であっても、障害物を回避することができ、かつ回避後に道路の端に寄りすぎることなく回避前の進路に戻ることができる運転操作量を算出することができる。
【０１３２】
また、本発明に係る回避制御装置によれば、走行している道路の走行可能な範囲を考慮しつつ障害物を回避させる車両の操舵を行うことができる。このため、回避のための操舵のみの場合に比較して、障害物を回避する操舵が行われることに伴う運転者への負担および違和感が軽減され、かつ道路の走行可能な範囲内で車両が障害物を回避することができる。
【０１３３】
上記した各実施例の回避操作算出装置および回避制御装置に用いられた各検出手段および車両運動制御手段は、車両に採用される他の運転支援装置と兼用させることができる。例えば、分離線検出手段、操舵機構の制御手段および制動機構の制御手段については、レーンキープ機構と兼用することができ、分離線検出手段および制動機構の制御手段については、自動追尾機構と兼用させることができ、走路形状情報取得手段については、ナビゲーションシステムと兼用させることができる。
【０１３４】
請求項１および請求項１３の発明によれば、障害物に加え道路の境界部を考慮して、障害物を回避するための操作量を算出しているので、この操作量により走行している道路の幅すなわち走行可能な範囲を考慮しつつ障害物を回避することができる。このため、例えば、道路の両側に塀が設けられている場合であっても、障害物を回避することができ、かつ回避後に道路の端に寄りすぎることなく回避前の進路に戻ることができる運転操作量を算出することができる。
【０１３５】
請求項１および請求項１３の発明によれば、障害物との接近度合いだけでなく、道路の境界部との接近度合いと、障害物の回避後の車両姿勢角とを考慮して評価関数を構成することで、実際に障害物を回避する前の段階から、障害物回避後の車両運動も考慮した上で最適運転操作量を算出しているので、障害物回避と路外逸脱防止とを両立するための最良の運転操作量を算出することができる。
【０１３６】
請求項２および請求項１４の発明によれば、移動する障害物に対してその移動軌跡を予測した上で最適運転操作量を算出しているので、静止している障害物だけでなく移動する障害物に対しても有効な最適運転操作量を算出することができる。
【０１３７】
請求項３および請求項１５の発明によれば、障害物の回避後の車両姿勢角だけでなく車両到達位置に関しても目標値を設定することで、より細かい運転目標に応じた最適運転操作量の算出ができるようになり、回避後の車両の走行状態の選択の幅を増やすことができる。
【０１３８】
請求項４および請求項１６の発明によれば、道路上の車線分離線の情報から道路の車線を判断して、障害物の回避後、この判断に基づき現在走行している車線に復帰する方向へ向かうような最適運転操作量が算出されるので、複数の車線が設定された道路に対応した最適運転操作量を算出することができる。
【０１３９】
請求項５および請求項１７の発明によれば、道路上の車線分離線の情報から道路の車線を判断して、障害物の回避後、この判断に基づき現在走行している車線に並行する車線に向かうような最適運転操作量が算出されるので、複数の車線が設定された道路に対応した最適運転操作量を算出することができる。
【０１４０】
請求項６および請求項１８の発明によれば、前方道路の進行方向に関する情報を得ることで、障害物回避後に速やかに道路の方向に沿った走行を再開できるような車両操作量を算出することができる。このため、例えば、曲線を描く道路であっても、この道路の走路形状に対応する最適運転操作量を算出することができる。
【０１４１】
請求項７および請求項１９の発明によれば、所定の時間毎に新たな情報に基づいて最適運転操作量を更新していくので、障害物が当初の予想外の挙動をとった場合でも、障害物が実際にとった挙動に応じた適切な最適運転操作量を算出することができる。
【０１４２】
請求項８および請求項２０の発明によれば、運転操作量を考慮して最適運転操作量を算出することができるので、例えば、急ハンドルおよび急制動等を避けることができる。
【０１４３】
請求項９、請求項１０、請求項２１および請求項２２の発明によれば、算出した最適運転操作量が実行されるので、運転者による操作によらず確実に最適運転操作量を実行することができる。
【０１４４】
請求項１１の発明によれば、車両に適応する道路の走行可能な範囲を考慮しつつ障害物を回避する移動軌跡を辿る最適運転操作量を算出することができる。
【０１４５】
請求項１２の発明によれば、車両に適応する道路の走行可能な範囲を考慮しつつ障害物を回避する移動軌跡を実行することができる。
【０１４６】
なお、上記した各実施例では、回避操作算出装置が算出した最適運転操作量に基づいて車両運動制御手段による車両の操舵を実行する構成であったが、車両運動制御手段による車両の操舵は、運転者による運転操作を補助的に行うものであってもよい。この場合、例えば、車両運動制御手段は、最適運転操作量と運転者が行った運転操作との差分に応じて操舵するものであってもよく、運転者が運転操作を行った場合、運転者とは別の操舵を中止するものであってもよい。
【０１４７】
また、上記した各実施例では、車両には、回避操作算出装置を含む回避制御装置が採用され、算出した最適運転操作量に基づいて車両運動制御手段による車両の操舵を実行する構成であったが、車両の操舵を行わないものであってもよい。この場合、例えば、回避操作算出装置のみを車両に採用し、車室にディスプレイを設置し、最適運転操作量に適合する回避のための移動軌跡をディスプレイ上に表示して、障害物の回避のための操舵を補助することができる。
【０１４８】
上記した各実施例に示した回避操作算出装置および回避制御装置では、互いに異なる構成とされていたが、各構成を適宜組み合わせることができる。具体的には、実施例２では、分離線検出手段が設けられかつ障害物の移動速度の変化に対応する算出方法が採用されており、実施例３では、走路形状情報取得手段が設けられかつ制動機構の制御が行われる構成とされていたが、これらの構成および方法を適宜実施例１の回避操作算出装置および回避制御装置に採用することができる。
【０１４９】
また、上記した各実施例では、車両には、回避操作算出装置は、算出された最適運転操作量である前輪操舵δに基づき操舵を行っていたが、算出された最適運転操作量によっては、制動機構のみを制御してもよく、上記した実施例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】本発明に係る回避操作算出装置および回避制御装置が採用された車両を模式的に示す平面図である。
【図２】回避制御装置を示すブロック図である。
【図３】実際に回避が行われるべく想定された実施例１の場面を示す模式的な平面図である。
【図４】処理された情報を座標系に展開することを説明するための平面図である。
【図５】車両運動モデルにおけるタイヤ横力の関数形状の一例を示すグラフである。
【図６】実施例１の想定場面における障害物および道路境界から構成される評価項のある時刻における関数形状の一例を示すグラフである。
【図７】回避操作算出装置の処理を示すフローチャートである。
【図８】実施例１の回避操作算出装置により算出された最適運転操作量の一例を示すグラフである。
【図９】実施例１の回避制御装置により行われた車両の障害物の回避の移動軌跡を示す平面図である。
【図１０】障害物のみを考慮する従来の障害物の回避の移動軌跡を示す平面図である。
【図１１】障害物のみを考慮する従来の障害物の回避のための運転操作量を示すグラフである。
【図１２】本発明に係る回避制御装置の他の例を示すブロック図である。
【図１３】実際に回避が行われるべく想定された実施例２の場面を示す模式的な平面図である。
【図１４】実施例２における姿勢角目標値の設定方法を説明するための平面図である。
【図１５】実施例２の回避制御装置により行われた車両の障害物の回避の移動軌跡を示す平面図である。
【図１６】本発明の実施例２における最適運転操作量の生成区間および回避操舵の実行区間すなわち実行区間の時間変化を説明するグラフである。
【図１７】本発明に係る回避操作算出装置および回避制御装置が採用された車両の他の例を模式的に示す平面図である。
【図１８】本発明に係る回避制御装置の他の例を示すブロック図である。
【図１９】実際に回避が行われるべく想定された実施例２の場面を示す模式的な平面図であり、座標系の設定方法を説明する図面である。
【図２０】実施例３で想定された場面での姿勢角目標値の設定方法を説明するための平面図である。
【図２１】実施例３の回避制御装置により行われた車両の障害物の回避の移動軌跡を示す平面図である。
【符号の説明】
【０１５１】
１０、１００、１０００  回避操作算出装置
１１、１１０、１１００  回避制御装置
１２  車両
１３、４０、５５  道路
１４、５６  障害物
１５、１５００  車両運動制御手段
１６  （道路境界検出手段、障害物検出手段、自車情報検出手段および分離線検出手段の一部を構成する）カメラ
１７  （自車情報検出手段の一部を構成する）車速センサ
１８  （自車情報検出手段の一部を構成する）ヨーレートセンサ
１９  （自車情報検出手段の一部を構成する）加速度センサ
２４  取得情報処理手段
２５  （自車情報検出手段の一部を構成する）自車情報処理部
２６  （障害物検出手段の一部を構成する）障害物情報処理部
２７  （道路境界検出手段の一部を構成する）道路境界情報処理部
２８  回避操作算出手段
３０  最適操作量算出手段
３１  評価関数設定手段
３２  障害物移動軌跡予測手段
３３  姿勢角目標値設定手段
４１  車線分離線
Ｊ  評価関数
θ＊  （目標姿勢角としての）姿勢角目標値
ｔ０  評価開始時刻
（ｔ０＋ＴＡ）  回避時刻
（ｔ０＋Ｔ）  評価終了時刻
【図１】
0005130638.tif 000011
【図２】
0005130638.tif 000012
【図３】
0005130638.tif 000013
【図４】
0005130638.tif 000014
【図５】
0005130638.tif 000015
【図６】
0005130638.tif 000016
【図７】
0005130638.tif 000017
【図８】
0005130638.tif 000018
【図９】
0005130638.tif 000019
【図１０】
0005130638.tif 000020
【図１１】
0005130638.tif 000021
【図１２】
0005130638.tif 000022
【図１３】
0005130638.tif 000023
【図１４】
0005130638.tif 000024
【図１５】
0005130638.tif 000025
【図１６】
0005130638.tif 000026
【図１７】
0005130638.tif 000027
【図１８】
0005130638.tif 000028
【図１９】
0005130638.tif 000029
【図２０】
0005130638.tif 000030
【図２１】
0005130638.tif 000031